JP2012007822A - 化学蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置内の圧力の上昇を抑制しつつ、高温の熱を出力できる化学蓄熱装置を提供する。
【解決手段】酸化カルシウムおよび水を反応させて水酸化カルシウムを生成する際に生じる反応熱によって排気浄化装置７を加熱し、系外にて発生する熱である外部熱によって水酸化カルシウムを酸化カルシウムおよび水に分離させて蓄熱する化学蓄熱装置において、酸化カルシウムを収容する第１、第２反応器１１、１２と、水を収容する貯蔵容器２と、水蒸気を凝縮させる凝縮器６と、貯蔵容器２に収容された水を液体状態で第１反応器１１へ導く第１通路４１と、第１反応器１１で生じる水蒸気を第２反応器１２へ導く第２通路４２と、第２反応器１２で水酸化カルシウムを分離させた際に生じる水蒸気を凝縮器６へ導く第３通路４３と、凝縮器６で凝縮した液体状態の水を貯蔵容器２へ導く第４通路４２とを備え、第２反応器１２を、排気浄化装置７と熱的に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、物質の反応熱を利用して熱を取り出し、また熱分解して蓄熱する化学蓄熱装置に関するものである。

従来、車両等の急速加熱用の熱源として用いられる化学発熱装置として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の従来技術では、アルカリ土類金属酸化物を充填した反応器、水タンク、水タンクから反応器に水を供給する水供給管、反応器から水を水タンクに戻す還流管で密閉サイクルを構成し、密閉系内でアルカリ土類金属酸化物と水との可逆反応を行わせている。これによると、２００〜５００℃程度の熱を出力することができる。

特開平７−１８０５３９号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来技術では、密閉サイクル内におけるアルカリ土類金属酸化物と水との組成比が水過剰組成となっているので、未反応の水の存在により反応器内の熱容量が大きくなる。これにより、反応器内の温度上昇を阻害し、５００℃以上の高温の熱を出力することができないという問題がある。

また、上記特許文献１の従来技術では、密閉サイクル内で、アルカリ土類金属酸化物と水とが反応によって４００℃以上になるので、サイクル内の水が超臨界流体となり、装置内が非常に高圧となるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、装置内の圧力の上昇を抑制しつつ、高温の熱を出力できる化学蓄熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１反応物（Ａ）および第２反応物（Ｂ）を反応させて化合物を生成する際に生じる反応熱によって加熱対象物（７）を加熱し、系外にて発生する熱である外部熱によって化合物を第１反応物（Ａ）および第２反応物（Ｂ）に分離させて蓄熱する化学蓄熱装置において、化合物を外部熱により加熱する再生用熱交換部（１１ａ、１２ａ）を有するとともに、第１反応物（Ａ）を収容する第１、第２反応器（１１、１２）と、第２反応物（Ｂ）を収容する貯蔵容器（２）と、気体状態の第２反応物（Ｂ）を凝縮させる凝縮手段（６）と、貯蔵容器（２）に収容された第２反応物（Ｂ）を液体状態で第１反応器（１１）へ導く第１通路（４１）と、第１反応器（１１）で生じる気体状態の第２反応物（Ｂ）を第２反応器（１２）へ導く第２通路（４２）と、第２反応器（１２）で化合物を分離させた際に生じる気体状態の第２反応物（Ｂ）を凝縮手段（６）へ導く第３通路（４３）と、凝縮手段（６）で凝縮した液体状態の第２反応物（Ｂ）を貯蔵容器（２）へ導く第４通路（４２）とを備え、第２反応器（１２）は、加熱対象物（７）と熱的に接続されていることを特徴としている。

これによれば、貯蔵容器（２）から第１通路（４１）を介して液体状態の第２反応物（Ｂ）が第１反応器（１１）へ供給される。供給された液体状態の第２反応物（Ｂ）は、第１反応器（１１）で第１反応物（Ａ）と反応して化合物を生成し、その際に反応熱が発生する。

このとき、第１反応器（１１）内に存在する未反応の液体状態の第２反応物（Ｂ）が、当該反応熱により加熱されて蒸発する。そして、蒸発した気体状態の第２反応物（Ｂ）は、第２通路（４２）を介して第２反応器（１２）へ供給される。供給された気体状態の第２反応物（Ｂ）は、第２反応器（１２）で第１反応物（Ａ）と反応して化合物を生成し、その際に反応熱が発生する。このとき、第２反応器（１２）と加熱対象物（７）とが熱的に接続されているので、第２反応器（１２）において発生した反応熱により、加熱対象物（７）を加熱することができる。

このように、第１反応器（１１）で生じた反応熱により加熱された高温・高圧の気体状態の第２反応物（Ｂ）を第２反応器（１２）へ供給し、第２反応器（１２）において再び第１反応物（Ａ）と反応させることで、反応器を１つのみ備える従来の化学蓄熱装置と比較して、高温の熱を出力することができる。このとき、化学蓄熱装置内の圧力は、第２反応器（１２）内の第１反応物（Ａ）の反応温度における平衡圧力となるので、装置内圧の上昇を抑制することができる。したがって、装置内の圧力の上昇を抑制しつつ、高温の熱を出力することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の化学蓄熱装置において、第１通路（４１）を開閉する第１通路開閉手段（５１）と、第３通路（４３）を開閉する第３通路開閉手段（５３）とを備えていてもよい。

また、請求項３に記載の発明では、内熱機関を備える車両に適用される請求項１または２に記載の化学蓄熱装置において、加熱対象物は、内燃機関の排気を浄化する触媒を備える排気浄化装置（７）であり、外部熱は、内燃機関の排気が有する熱であり、第１、第２反応器（１１、１２）および排気浄化装置（７）は、内燃機関の排気が流通する排気管（８）の内部に収容され、第２反応器（１２）は、排気浄化装置（７）よりも排気流れ上流側に配置されていることを特徴としている。

このように、排気浄化装置（７）の排気流れ上流側に第２反応器（１２）を配置することで、第２反応器（１２）で発生した反応熱を、排気を介して排気浄化装置（７）に伝達することができる。すなわち、反応熱を排気浄化装置（７）に伝熱するための回路を設けることなく、簡素な構成で、第２反応器（１２）内で発生した反応熱を排気浄化装置（７）に伝熱することができる。

また、排気管（８）内に第１、第２反応器（１１、１２）を配置することで、排気の有する熱を再生用熱源として利用することができる。すなわち、外部熱を第１、第２反応器（１１、１２）内に伝熱するための回路を設けることなく、簡素な構成で、排気の有する熱により第１、第２反応器（１１、１２）内の化合物を第１反応物（Ａ）に再生することができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の化学蓄熱装置において、第１、第２反応器（１１、１２）には、化合物を加熱する再生用加熱源（９）が収容されていることを特徴としている。

これによれば、再生用加熱源（９）により、第１、第２反応器（１１、１２）内の化合物を加熱して第１反応物（Ａ）および第２反応物（Ｂ）に分離させることができる。このため、外部熱のみでは第１、第２反応器（１１、１２）内の化合物を第１反応物（Ａ）および第２反応物（Ｂ）に分離させることができない場合に特に有効である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る化学蓄熱装置を示す概念図である。 第１実施形態に係る化学蓄熱装置を示す全体構成図である。 第１実施形態における放熱モード時の酸化カルシウムの吸水反応の平衡線、および水の気液平衡線を示すグラフである。 第２実施形態に係る化学蓄熱装置を示す全体構成図である。 第３実施形態に係る化学蓄熱装置を示す全体構成図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１は本第１実施形態に係る化学蓄熱装置を示す概念図である。

本実施形態の化学蓄熱装置は、第１反応物Ａおよび第２反応物Ｂを反応させて化合物を生成する際に生じる反応熱によって加熱対象物を加熱する放熱モードと、化合物を第１反応物Ａおよび第２反応物Ｂに分離させることによって反応の系外にて発生する熱である外部熱を蓄熱する蓄熱モードとを切り替え可能に構成されている。

化学蓄熱装置は、第１反応物Ａを固体状態で収容した第１、第２反応器１１、１２、第２反応物Ｂを液体状態で収容した貯蔵容器２を備えている。また、第１、第２反応器１１、１２には、当該第１、第２反応器１１、１２内部を外部熱により加熱する再生用熱交換部１１ａ、１２ａがそれぞれ収容されている。

本実施形態の化学蓄熱装置は、外部熱源３と再生用熱交換部１１ａ、１２ａとの間に第１熱媒体を循環させる第１熱媒体回路３１を備えている。このため、蓄熱モードにおいて、外部熱源３により加熱された第１熱媒体が、再生用熱交換部１１ａ、１２ａに供給され、この第１熱媒体により第１、第２反応器１１、１２内部が加熱されるようになっている。

また、化学蓄熱装置は、貯蔵容器２に収容された第２反応物Ｂを液体状態で第１反応器１１へ導く第１通路４１、第１反応器１１と第２反応器１２とを連通する第２通路４２を備えている。

第１通路４１には、第１通路４１を開閉する第１通路開閉弁５１と、液体状態の第２反応物Ｂを第１反応器１１へ供給するためのポンプ５２とが設けられている。第１通路開閉弁５１は、第１通路４１の通路面積を調整できるように構成されている。本実施形態では、第１通路開閉弁５１は、ポンプ５２の下流側に配置されている。

また、第１通路４１の一端部は、貯蔵容器２における第２反応物Ｂと接触している面（本実施形態では鉛直方向下面）に接続されている。これにより、第２反応物Ｂを液体状態で第１反応器１１に供給することができる。

第２通路４２は、第１反応器１１で液体状態の第１反応物Ａおよび第２反応物Ｂを反応させた際に生じる気体状態の第２反応物Ｂを第２反応器１２へ導くように構成されている。より詳細には、第１反応器１１で液体状態の第１反応物Ａおよび第２反応物Ｂを反応させて化合物が生成する反応は発熱反応であるため、この反応熱により液体状態の第２反応物Ｂが加熱されて蒸発する。そして、この気体状態の第２反応物Ｂが、第２通路４２を通って第２反応器１２内へ供給されるようになっている。

化学蓄熱装置は、化合物を分離させた際に生じる気体状態の第２反応物Ｂを凝縮させる凝縮手段としての凝縮器６を備えている。この凝縮器６は、気体状態の第２反応物Ｂと外気との間で熱交換を行い、第２反応物Ｂを凝縮させる熱交換器である。

また、化学蓄熱装置は、第２反応器１２で化合物を分離させた際に生じる気体状態の第２反応物Ｂを凝縮器６へ導く第３通路４３と、凝縮器６で凝縮した液体状態の第２反応物Ｂを貯蔵容器２へ導く第４通路４４とを備えている。第３通路４３には、第３通路４３を開閉する第３通路開閉弁５３が設けられている。第３通路開閉弁５３は、第３通路４３の通路面積を調整できるように構成されている。

第２反応器１２は、加熱対象物７と熱的に接続されている。具体的には、化学蓄熱装置は、第２反応器１２内に配置された熱回収用熱交換部１２ｂと、熱回収用熱交換部１２ｂおよび加熱対象物７間で第２熱媒体を循環させる熱出力回路７１とを備えている。熱回収用熱交換部１２ｂは、第２反応器１２において第１反応物Ａおよび第２反応物Ｂの反応によって発止した反応熱により第２熱媒体を加熱する熱交換器である。このため、第２反応器１２内で発生した反応熱は、第２熱媒体を介して加熱対象物７に伝熱される。

次に、上述の構成において本実施形態の作動について図１を参照して説明する。まず、放熱モードの作動について説明する。

放熱モードでは、第１通路開閉弁５１が全開状態となり、第３通路開閉弁５３が全閉状態となり、ポンプ５２が作動状態となる。このため、貯蔵容器２に収容されている液体状態の第２反応物Ｂが、液体状態のまま第１反応器１１内に流入する。そして、第１反応器１１内では、第１反応器１１に収容されている第１反応物Ａと、貯蔵容器２から流入した液体状態の第２反応物Ｂとが反応し、化合物が生成されるとともに、反応熱が生じる。

このため、第１反応器１１内では、反応熱により、未反応の液体状態の第２反応物Ｂが加熱されて蒸発する。そして、この気体状態の第２反応物Ｂが、第２通路４２を通って第２反応器１２内へ流入する。

第２反応器１２内では、第２反応器１２に収容されている第１反応物Ａと、第１反応器１１から流入した気体状態の第２反応物Ｂとが反応し、化合物が生成されるとともに、反応熱が生じる。そして、この反応の際に生じた反応熱が、第２熱媒体を介して加熱対象物７に伝熱される。

次に、蓄熱モードの作動について説明する。この蓄熱モードは、上記放熱モードの後に行われる。

蓄熱モードでは、第３通路開閉弁５３が全開状態となり、第１通路開閉弁５１が全閉状態となり、ポンプ５２が停止状態となる。このため、外部熱源３で発生する外部熱により第１、第２反応器１１、１２内の化合物が加熱されて、第１反応物Ａと第２反応物Ｂとに分離される。これにより、第１、第２反応器１１、１２内の化合物は、第１反応物Ａに再生される。これにより、外部熱を蓄熱することができる。

一方、第１、第２反応器１１、１２において発生した気体状態の第２反応物Ｂは、第３通路４３を介して凝縮器６に流入する。凝縮器６に流入した気体状態の第２反応物Ｂは、外気により冷却されて凝縮し、第４通路４４を介して貯蔵容器２に流入し、この貯蔵容器２に貯留される。

続いて、上述した化学蓄熱装置を、車両の内燃機関（エンジン）の排気系から排気の有する熱を蓄熱して、その熱を排気ガス浄化用触媒の暖機（加熱）に利用する車両用化学蓄熱装置に適用した例について説明する。

図２は、本第１実施形態に係る化学蓄熱装置を示す全体構成図である。図２に示すように、第１、第２反応器１１、１２は、内燃機関（図示せず）の排気が流通する排気管８の内部に配置されている。また、第１、第２反応器１１、１２は、排気が流通する複数の排気通路１１ｃ、１２ｃをそれぞれ有しており、複数の排気通路１１ｃ、１２ｃ間に固体状態の第１反応物Ａが収容されるように構成されている。

ここで、本実施形態では、第１反応物Ａとして酸化カルシウム（ＣａＯ）、第２反応物Ｂとして水を用いており、化合物は水酸化カルシウムである。また、加熱対象物は排気を浄化する触媒を備える排気浄化装置７であり、外部熱は排気の有する熱である。

排気浄化装置７は、排気管８の内部における第１、第２反応器１１、１２の排気流れ下流側に配置されている。本実施形態では、排気流れ上流側から、第１反応器１１、第２反応器１２、排気浄化装置７の順に直列に配置されている。

次に、上述の構成において本実施形態の作動について図２を参照して説明する。まず、放熱モードの作動について説明する。

放熱モードでは、第１通路開閉弁５１が全開状態となり、第３通路開閉弁５３が全閉状態となり、ポンプ５２が作動状態となる。このため、貯蔵容器２に収容されている水が、液体状態のまま第１反応器１１内に流入する。そして、第１反応器１１内では、第１反応器１１に収容されている酸化カルシウムと、貯蔵容器２から流入した液体状態の水とが反応し、水酸化カルシウムが生成されるとともに、反応熱が生じる。

このため、第１反応器１１内では、反応熱により、未反応の水が加熱されて蒸発し、水蒸気となる。そして、この水蒸気が、第２通路４２を通って第２反応器１２内へ流入する。

第２反応器１２内では、第２反応器１２に収容されている酸化カルシウムと、第１反応器１１から流入した水蒸気とが反応し、水酸化カルシウムが生成されるとともに、反応熱が生じる。そして、この反応の際に生じた反応熱が、排気を介して加熱対象物７に伝熱される。

なお、第１、第２反応器１１、１２において、放熱モードにて生じる反応の化学式は、次の化学式１に表される。

（化１）
ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）_２
次に、蓄熱モードの作動について説明する。この蓄熱モードは、排気の温度が酸化カルシウムの再生可能温度に到達した後に行われる。

蓄熱モードでは、第３通路開閉弁５３が全開状態となり、第１通路開閉弁５１が全閉状態となり、ポンプ５２が停止状態となる。このため、排気の有する熱により第１、第２反応器１１、１２内の水酸化カルシウムが加熱されて、酸化カルシウムと水（水蒸気）とに分離される。これにより、第１、第２反応器１１、１２内の水酸化カルシウムは、酸化カルシウムに再生される。これにより、排気の有する熱を蓄熱することができる。

なお、第１、第２反応器１１、１２において、蓄熱モードにて生じる反応の化学式は、次の化学式２に表される。

（化２）
Ｃａ（ＯＨ）_２→ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ↑
一方、第１反応器１１において発生した水蒸気は、第２通路４２を介して第２反応器１２に流入し、第２反応器１２において発生した水蒸気とともに、第３通路４３を介して凝縮器６に流入する。凝縮器６に流入した水蒸気は、外気により冷却されて凝縮し、第４通路４４を介して貯蔵容器２に流入し、この貯蔵容器２に貯留される。

排気浄化装置７の排気流れ上流側に第２反応器１２を配置することで、第２反応器１２内で発生した反応熱を、排気を介して排気浄化装置７に伝達することができる。すなわち、熱出力回路を設けることなく、簡素な構成で、第２反応器１２内で発生した反応熱を排気浄化装置７に伝熱することができる。このとき、第２反応器１２の排気通路１２ｃにおける酸化カルシウムと接触する面が、熱回収用熱交換部を構成している。

また、排気管８内に第１、第２反応器１１、１２を配置することで、排気の有する熱を再生用熱源として利用することができる。すなわち、第１熱媒体回路を設けることなく、簡素な構成で、排気の有する熱により第１、第２反応器１１、１２内の水酸化カルシウムを酸化カルシウムに再生することができる。このとき、第１、第２反応器１１、１２の排気通路１１ｃ、１２ｃにおける水酸化カルシウムと接触する面が、再生用熱交換部を構成している。

ところで、図３は本第１実施形態における放熱モード時の酸化カルシウムの吸水反応の平衡線、および水の気液平衡線を示すグラフである。図３の横軸は温度の逆数を示し、縦軸は気体の圧力を示している。また、図３において、実線は酸化カルシウムの吸水反応における平衡線を表しており、破線は水の気液平衡線を表している。

図３に示すように、放熱モードにおいて、初期温度を０℃とした場合、第１、第２反応器１１、１２内の温度と圧力は図中のＡ点となる。ここで、第１反応器１１内に水を供給すると、上記化学式１に示す反応（吸水反応）に伴って、第１反応器１１内の酸化カルシウムおよび水は、図中のＡ点からＢ点へ、温度および圧力がともに増加する。このとき、高温（約１５０℃）高圧の水蒸気が、第２通路４２を介して第２反応器１２へ流入する。

そして、第２反応器１２内の酸化カルシウムは、第１反応器１１内で生成された高温高圧の水蒸気（図中のＢ点参照）と、さらに上記化学式１に示す反応（吸水反応）をし、５６０℃程度（図中のＣ点参照）まで温度が上昇する。この反応における反応熱が、排気浄化装置７を加熱するために利用される。このため、本実施形態の化学蓄熱装置では、５６０℃程度の高温の熱を出力することができる。

ところで、本実施形態の化学蓄熱装置では、酸化カルシウムと水とが未反応の状態において、装置内の酸化カルシウムの物質量をｎＡ［ｍｏｌ］とし、装置内と水の物質量をｎＢ［ｍｏｌ］としたとき、ｎＢ／ｎＡが１〜１．２の範囲となるように、酸化カルシウムおよび水が封入されている。すなわち、酸化カルシウムに対する水のモル比が、１〜１．２の範囲とされている。

ここで、酸化カルシウムの物質量より多くの水が存在すると、未反応の水により熱容量が増加する。すなわち、第１反応器１１における温度上昇が、未反応の水の熱容量により抑制されてしまうので、第２反応器１２により出力される熱の温度も低下してしまう。このため、酸化カルシウムに対し、反応させる水のモル比は理想的には１とすることが望ましい。しかし、貯蔵容器２から第１反応器１１へ全ての水を輸送することは困難であるため、酸化カルシウムに対する水のモル比を１〜１．２の範囲とすることで、出力される熱の温度の低下を抑制しつつ、効率的に化学蓄熱装置を作動することができる。

本実施形態によれば、放熱モードにおいて、貯蔵容器２から第１通路４１を介して液体状態の水が第１反応器１１へ供給される。供給された液体状態の水は、第１反応器１１で酸化カルシウムと反応して水酸化カルシウムを生成し、その際に反応熱が発生する。

このとき、第１反応器１１内に存在する未反応の水が、当該反応熱により加熱されて蒸発する。そして、蒸発した気体状態の水（水蒸気）は、第２通路４２を介して第２反応器１２へ供給される。供給された水蒸気は、第２反応器１２で酸化カルシウムと反応して水酸化カルシウムを生成し、その際に反応熱が発生する。このとき、第２反応器１２の排気流れ下流側に排気浄化装置７が配置されている、すなわち第２反応器１２と排気浄化装置７とが熱的に接続されているので、第２反応器１２において発生した反応熱が排気を介して排気浄化装置７に伝熱され、排気浄化装置７を加熱することができる。

このように、第１反応器１１で生じた反応熱により加熱された高温・高圧の水蒸気を第２反応器１２へ供給し、第２反応器１２において再び酸化カルシウムと反応させることで、反応器を１つのみ備える従来の化学蓄熱装置と比較して、高温（５００℃以上）の熱を出力することができる。このとき、化学蓄熱装置内の圧力は、第１反応器１１内の水の温度における飽和蒸気圧となるので、装置の内圧の上昇を抑制できる。したがって、装置内の圧力の上昇を抑制しつつ、高温の熱を出力することが可能となる。

ところで、排気浄化装置７を早期に暖機するためには、暖機手段としての化学蓄熱装置がすばやく加熱されなければならない。このため、酸化カルシウムと水の水和反応速度をいかに速くするかが重要であるが、当該反応速度は水の蒸気圧の支配されている。すなわち、水和反応速度を速くするためには、反応させる水を短時間で加熱することがポイントとなる。

本実施形態では、第１反応器１１に液体状態の水を直接供給する構成になっているので、水和反応の反応熱を直ちに水に伝熱することができ、これにより、高い反応速度を得ることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１、第２反応器１１、１２および排気浄化装置７の配置が異なるものである。

図４は、本第２実施形態に係る化学蓄熱装置を示す全体構成図である。図４に示すように、排気管８の内部には、排気流れ上流側から、第２反応器１２、排気浄化装置７、第１反応器１１の順に配置されている。

排気管８に流入する排気の温度が第１反応器１１の温度より高温となる場合、第１反応器１１が排気を冷却してしまう。このような作動条件が発生するようなシステムにおいて、本第２実施形態のように、第１反応器１１を排気浄化装置７より排気流れ下流側に配置することで、第１反応器１１により排気が冷却され、排気浄化装置７の暖機を妨げることを防止できる。

また、排気浄化装置７の排気流れ上流側に、反応器１１、１２を２台配置するスペースがない場合においても、本第２実施形態の化学蓄熱装置を適用することが有効である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第２実施形態と比較して、第１、第２反応器１１、１２内に再生用熱源を配置した点が異なるものである。

図５は、本第３実施形態に係る化学蓄熱装置を示す全体構成図である。図５に示すように、第１、第２反応器１１、１２の内部には、水酸化カルシウムを加熱する再生用熱源としての電気ヒータ９が配置されている。

排気浄化装置７を早期に暖機するためには、第１、第２反応器１１、１２内の酸化カルシウムが再生されていることが必要である。しかし、上記第１、第２実施形態のように、排気の有する熱にて酸化カルシウムの再生を行う場合、使用状況によっては、再生時間や再生に必要な温度を充分に確保できない虞がある。このような状況で酸化カルシウムの再生が不十分であった場合、次回の作動において、排気浄化装置７を早期に暖機できないどころか、水和反応を行うことができず、第１、第２反応器１１、１２自体が熱容量を増加させ、かえって暖機を遅らせてしまう。

これに対し、本実施形態のように、第１、第２反応器１１、１２の内部に水酸化カルシウムを加熱する再生用熱源としての電気ヒータ９を設けることで、上述した状況においても、確実に酸化カルシウムの再生を行うことができ、様々な運転条件に対応することが可能となる。

特に、化学蓄熱装置を自車外の電源を用いて二次電池を充電することができるプラグインハイブリッド車に適用した場合に有効である。すなわち、プラグインハイブリッド車は排気の有する熱が低いため、第１、第２反応器１１、１２内の酸化カルシウムを当該排気の有する熱のみで充分に再生することは難しい。しかし、二次電池を充電する際に電気ヒータ９にも通電することで、電気ヒータ９の熱により水酸化カルシウムを加熱することができるので、確実に酸化カルシウムの再生を行うことができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上記各実施形態では、外部熱として排気の有する熱を用い、加熱対象物として排気浄化装置７を用いた例について説明したが、これに限らず、例えば太陽熱や工場排熱あるいは電気ヒータを用い、加熱対象物として燃料電池や熱電変換装置の加熱部を用いてもよい。

（２）上記各実施形態では、第１反応物Ａとして、酸化カルシウムを用いた例について説明したが、これに限らず、例えば酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属酸化物を用いてもよい。

（３）上述した各実施形態は、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい

２ 貯蔵容器
６ 凝縮器（凝縮手段）
７ 排気浄化装置（加熱対象物）
８ 排気管
９ 電気ヒータ（再生用加熱源）
１１ 第１反応器
１２ 第２反応器
４１ 第１通路
４２ 第２通路
４３ 第３通路
４４ 第４通路

Claims (4)

1. 第１反応物（Ａ）および第２反応物（Ｂ）を反応させて化合物を生成する際に生じる反応熱によって加熱対象物（７）を加熱し、系外にて発生する熱である外部熱によって前記化合物を前記第１反応物（Ａ）および前記第２反応物（Ｂ）に分離させて蓄熱する化学蓄熱装置であって、
   前記化合物を前記外部熱により加熱する再生用熱交換部（１１ａ、１２ａ）を有するとともに、前記第１反応物（Ａ）を収容する第１、第２反応器（１１、１２）と、
   前記第２反応物（Ｂ）を収容する貯蔵容器（２）と、
   気体状態の前記第２反応物（Ｂ）を凝縮させる凝縮手段（６）と、
   前記貯蔵容器（２）に収容された前記第２反応物（Ｂ）を液体状態で前記第１反応器（１１）へ導く第１通路（４１）と、
   前記第１反応器（１１）で生じる気体状態の前記第２反応物（Ｂ）を前記第２反応器（１２）へ導く第２通路（４２）と、
   前記第２反応器（１２）で前記化合物を分離させた際に生じる気体状態の前記第２反応物（Ｂ）を前記凝縮手段（６）へ導く第３通路（４３）と、
   前記凝縮手段（６）で凝縮した液体状態の前記第２反応物（Ｂ）を前記貯蔵容器（２）へ導く第４通路（４２）とを備え、
   前記第２反応器（１２）は、前記加熱対象物（７）と熱的に接続されていることを特徴とする化学蓄熱装置。
2. さらに、前記第１通路（４１）を開閉する第１通路開閉手段（５１）と、
   前記第３通路（４３）を開閉する第３通路開閉手段（５３）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の化学蓄熱装置。
3. 内熱機関を備える車両に適用される請求項１または２に記載の化学蓄熱装置であって、
   前記加熱対象物は、前記内燃機関の排気を浄化する触媒を備える排気浄化装置（７）であり、
   前記外部熱は、前記内燃機関の排気が有する熱であり、
   前記第１、第２反応器（１１、１２）および前記排気浄化装置（７）は、前記内燃機関の排気が流通する排気管（８）の内部に収容され、
   前記第２反応器（１２）は、前記排気浄化装置（７）よりも排気流れ上流側に配置されていることを特徴とする化学蓄熱装置。
4. 前記第１、第２反応器（１１、１２）には、前記化合物を加熱する再生用加熱源（９）が収容されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の化学蓄熱装置。

Images